- 磁力計的類型
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2021/9/23
在之前文章中，我們介紹了磁力計的基礎知識及其一些主要應用。今天我們將更進一步，看看最常見的磁力計類型。
標量磁力計
標量磁力計對磁場的數值進行精確測量。每種類型都基于不同的物理現象：
霍爾效應：感應施加磁場時電導體上感應的電壓可以完美地用于測量磁場
質子進動 (PPM)： 利用核磁共振測量磁場中質子的共振，測量線圈中由于其重新定向而產生的電壓
Overhauser：類似于霍爾效應和質子進動磁力計，但使用射頻信號來極化電子自旋
用于地球物理應用的 Overhauser 磁力計。圖片由Gem System 提供
矢量磁力計
電感：通過測量樣品在變化的磁場中在某些檢測線圈中感應的電流來測量某些粒子的偶極矩
磁通門：由磁環芯和至少兩個線圈繞組組成：驅動繞組和感應繞組
磁通門磁力計繞組。圖片由倫敦帝國理工學院提供
霍爾效應： 產生與磁場成正比的電壓，并提供有關其模塊和方向的信息；廣泛用于傳感應用而不是表征磁性材料
微機電系統 (MEMS)：使用光學手段在微觀尺度上檢測共振結構的運動
MEMS 磁力計價格便宜且易于使用。圖片由Sparkfun Electronics 提供
梯度磁力計
雖然每個梯度磁力計都略有不同，但每個都大致具有相同的元素。首先，它們需要一個設備來產生一個已知的磁場，該磁場可以是交替的或恒定的。其次，梯度磁力計需要交替梯度場的源。最后，它們還需要電子或光學裝置來檢測和測量合力。
它們也都具有諧振操作，因此當達到最大幅度時，磁性樣品圍繞其諧振頻率移動。
磁力計的另一個相關方面是磁場的方向。在一些磁力計中，例如 Zijlstra 的，交變場和直流場都是垂直對齊和定向的。相比之下，在 Foner 的磁力計中，樣品垂直于磁場振動，這降低了必要設置的復雜性。
振動簧片磁力計
Zijlstra于 1970 年推出了第一批交變梯度磁力計之一。旨在克服以前磁力計的局限性，測量磁性材料的完整磁滯曲線。
簧片磁力計由一根細線組成，在其末端附有一個非常小的樣品以進行表征。有兩個反向串聯或差分耦合的線圈，以產生場梯度。該場在樣品上產生力，從而使簧片振動。由于運動非常微妙，頻率被設置為等于簧片的機械共振，因此運動被放大并且更容易被檢測到。使用顯微鏡和頻閃燈觀察簧片的運動。當通過線圈的電流恒定時，磁場也恒定；我們測量的運動與樣品的磁矩成正比。
Zijlstra 的磁力計與以前的磁力計之間最顯著的區別是靈敏度和完全表征磁性材料的能力。要進行完整的磁性表征，樣品需要非常小以避免出現缺陷，問題在于能夠表征微米級樣品的磁力計只能表征一些磁特性，例如剩磁或磁化率，而不能表征完整的磁滯循環.
振動樣品磁強計 (VSM)
大多數測量磁矩的設備都有一個檢測線圈，該線圈與產生交變磁場的線圈水平對齊。
振動樣品磁強計 (VSM)由 Foner 于 1959 年發明，引入了樣品運動垂直于施加的磁場的新穎性。Foner 降低了設置的復雜性，避免了對磁鐵的硬修改。
VSM 存在于許多實驗室中，并且可以在市場上買到。
商用振動樣品磁力計 (VSM)。圖片由微感提供
組合交變磁場磁強計
還有第三類磁力計，它結合了先前磁力計的特點；它們是所謂的組合磁力計。他們仍然使用兩個磁場；然而，它們不是只施加一個交替場和另一個恒定場，而是施加兩個交替場。與僅限于直流場的 VSM 或其他磁力計相比，最大的優勢是在交流和直流中表征樣品。
其他磁力計產生的磁場的頻率等于樣品的機械共振頻率。組合磁力計產生兩個磁場，其差值等于共振頻率。由于其中一個磁場可以設置為 0 Hz，因此它可以完美地用作傳統的梯度磁力計。當改變這兩個頻率時，該設備用作磁感受計，測量磁矩的高次諧波。這種磁力計是由馬德里技術大學的研究人員于 2015年發明的。
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